سوال ۹ — سؤال ۹ امتحان نهایی فیزیک ۳ تجربی — مرداد ۱۴۰۴

۱- قطعه چوب را روی ترازو قرار داده و جرم آن را اندازه می‌گیریم.

۲- قطعه چوب را به نیروسنج بسته و روی میز قرار می‌دهیم.

۳- قطعه چوب را آن‌قدر می‌کشیم تا در آستانهٔ حرکت قرار بگیرد و عدد نیروسنج را می‌خوانیم (عدد خوانده‌شده برابر با $f_{s,max}$ است).

۴- به کمک رابطهٔ $\mu_s = \dfrac{f_{s,max}}{mg}$ ضریب اصطکاک محاسبه خواهد شد.

ضریب اصطکاک ایستایی از این رابطه به دست می‌آید:

$$f_{s,max} = \mu_s F_N \Rightarrow \mu_s = \frac{f_{s,max}}{F_N}$$

پس باید دو چیز را اندازه بگیریم: نیروی عمودی سطح ($F_N$) و بیشینهٔ نیروی اصطکاک ایستایی ($f_{s,max}$).

گام ۱ — اندازه‌گیری $F_N$: قطعه چوب را روی ترازو می‌گذاریم و جرم آن ($m$) را می‌خوانیم. وقتی چوب روی میز افقی است و فقط به‌طور افقی کشیده می‌شود، نیروی عمودی سطح با وزن برابر است: $F_N = mg$.

گام ۲: نیروسنج را به چوب می‌بندیم و چوب را روی میز می‌گذاریم.

گام ۳ — اندازه‌گیری $f_{s,max}$: نیروسنج را به‌طور افقی و آرام‌آرام بیشتر می‌کشیم. تا وقتی چوب ساکن است، اصطکاک ایستایی با نیروی کشش برابر است. درست در لحظه‌ای که چوب در آستانهٔ حرکت است، عدد نیروسنج برابر بیشینهٔ اصطکاک ایستایی $f_{s,max}$ است.

گام ۴ — محاسبه:

$$\mu_s = \frac{f_{s,max}}{mg}$$